一、項(xiàng)目背景

某300MW燃煤火力發(fā)電廠，為區(qū)域主力供電熱源廠，鍋爐燃燒系統(tǒng)的爐況監(jiān)測是電廠節(jié)能降耗、安全運(yùn)行的關(guān)鍵。2025年三季度電廠開展鍋爐燃燒優(yōu)化改造，要求爐況監(jiān)測儀實(shí)時(shí)采集爐膛溫度、煙氣含氧量、爐內(nèi)壓力、煤粉濃度等核心數(shù)據(jù)，三菱Q2AS PLC需在90ms內(nèi)完成數(shù)據(jù)解析，根據(jù)爐況偏差調(diào)節(jié)送引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、煤粉給料量，實(shí)現(xiàn)鍋爐高效低氮燃燒，同時(shí)將爐況數(shù)據(jù)與鍋爐運(yùn)行參數(shù)上傳至電廠 SIS系統(tǒng)。原有485總線采集方案數(shù)據(jù)刷新周期2.2s，且鍋爐車間高溫、高粉塵、強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下總線通訊易受干擾，數(shù)據(jù)丟包率達(dá)3%，導(dǎo)致爐況調(diào)控不及時(shí)，鍋爐燃燒效率偏低，氮氧化物排放接近限值。電廠決定保留原有 PLC鍋爐控制程序，通過捷米特JM-ETH-A以太網(wǎng)通信模塊為PLC擴(kuò)展以太網(wǎng)通訊能力，實(shí)現(xiàn)爐況數(shù)據(jù)的高速、抗干擾采集與閉環(huán)優(yōu)化調(diào)控，解決傳統(tǒng)總線通訊的傳輸短板與環(huán)境適配問題。

二、系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)備清單

1.核心控制器

三菱A系列PLC：型號Q2AS，固件版本20CX，負(fù)責(zé)燃煤電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)的啟停控制、爐況閉環(huán)優(yōu)化調(diào)節(jié)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障報(bào)警及SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互。

2.以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換模塊

捷米特JM-ETH-A，導(dǎo)軌式安裝，自帶COM1（RS-232）、COM2（RS-485/422）雙串口，10/100M自適應(yīng)RJ45網(wǎng)口，支持三菱MC協(xié)議、Modbus TCP雙協(xié)議并發(fā)，最多支持6個(gè)上位機(jī)同時(shí)訪問，適配電廠集控室、鍋爐車間控制室、環(huán)保監(jiān)測室的多端數(shù)據(jù)監(jiān)控需求。

3.采集設(shè)備

虹潤NHR-9700燃煤電廠專用爐況監(jiān)測儀，IP67防護(hù)等級，以太網(wǎng)接口，支持Modbus TCP協(xié)議，爐膛溫度采集精度±0.5℃、煙氣含氧量精度±0.1%，數(shù)據(jù)刷新周期<1.5ms，可直接安裝于鍋爐爐膛、煙道等監(jiān)測點(diǎn)，適配高溫、高粉塵的鍋爐車間環(huán)境。

4.網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

摩莎EDS-408A工業(yè)交換機(jī)，8口百兆，工業(yè)級耐高溫、抗振動(dòng)設(shè)計(jì)，支持端口鏡像與隔離，抗粉塵、抗電磁干擾能力強(qiáng)，適配燃煤電廠鍋爐車間的復(fù)雜工業(yè)環(huán)境。

5.輔助設(shè)備

上位機(jī)：戴爾 Precision T7920工業(yè)工作站，安裝 WinCC 7.5 SP4，用于鍋爐爐況數(shù)據(jù)、燃燒運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)歸檔及燃燒效率分析；

觸摸屏：三菱 GOT1000系列 GT1685M-STBA，帶以太網(wǎng)口，原生支持三菱 MC協(xié)議，供鍋爐車間現(xiàn)場操作人員設(shè)置爐況監(jiān)測閾值、調(diào)節(jié)燃燒控制參數(shù)、查看實(shí)時(shí)爐況與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；

SIS系統(tǒng)：電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)，通過 OPC UA接口實(shí)現(xiàn)與鍋爐控制系統(tǒng)的雙向數(shù)據(jù)交互，用于電廠生產(chǎn)過程監(jiān)控、能耗分析與環(huán)保數(shù)據(jù)上報(bào)；

執(zhí)行設(shè)備：施耐德 TeSys系列變頻器控制的送引風(fēng)機(jī)、煤粉給料機(jī)，通過 PLC模擬量輸出模塊實(shí)現(xiàn)爐況優(yōu)化調(diào)控的動(dòng)作執(zhí)行，配套西門子脫硝噴氨系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低氮燃燒協(xié)同控制。

三、硬件連接與 IP規(guī)劃

捷米特 JM-ETH-A以太網(wǎng)通訊模塊的 COM1口通過 QC30R2編程電纜連接至 Q2AS PLC的 RS-232編程口，實(shí)現(xiàn)模塊與 PLC的串口數(shù)據(jù)交互；COM2口連接 PLC的 485總線，預(yù)留用于后續(xù)擴(kuò)展鍋爐省煤器溫度、空預(yù)器壓差等輔助采集設(shè)備。

JM-ETH-A、虹潤爐況監(jiān)測儀、三菱 GOT1000觸摸屏、戴爾工業(yè)上位機(jī)全部接入摩莎 EDS-408A工業(yè)交換機(jī)，IP地址統(tǒng)一規(guī)劃在 192.168.20.0/24網(wǎng)段

四、軟件配置與調(diào)試步驟

1.模塊側(cè)設(shè)置

模塊上電后，通過 Chrome瀏覽器訪問 192.168.20.100:80，進(jìn)入 JM-ETH-A的 Web配置界面，完成基礎(chǔ)參數(shù)配置；

串口參數(shù)配置：波特率 115200bps、數(shù)據(jù)位 8、偶校驗(yàn)、停止位 1，無流控，與三菱 Q2AS PLC串口默認(rèn)參數(shù)完全匹配；

抗干擾配置：開啟模塊數(shù)據(jù)緩存與校驗(yàn)功能，設(shè)置數(shù)據(jù)重傳機(jī)制，確保在鍋爐車間強(qiáng)干擾環(huán)境下通訊的穩(wěn)定性。

2.上位機(jī)與觸摸屏組態(tài)

（1）上位機(jī)組態(tài)

在 WinCC 7.5 SP4中添加 “捷米特 JM驅(qū)動(dòng)”，輸入 JM-ETH-A的 IP地址 192.168.20.100，通訊協(xié)議選擇三菱 MC協(xié)議，建立上位機(jī)與 PLC的以太網(wǎng)通訊；

配置鍋爐爐況實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面、燃燒效率趨勢分析曲線、環(huán)保排放數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，實(shí)現(xiàn)爐況數(shù)據(jù)的可視化與精細(xì)化管理。

（2）三菱觸摸屏組態(tài)

在三菱 GT Designer2組態(tài)軟件中，新建與 Q2AS PLC的以太網(wǎng)通訊連接，協(xié)議選擇三菱 MC協(xié)議，填寫觸摸屏 IP192.168.20.102，完成通訊參數(shù)配置；

設(shè)計(jì)鍋爐車間現(xiàn)場操作界面，包含爐況核心數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、燃燒控制參數(shù)手動(dòng) /自動(dòng)切換、設(shè)備故障報(bào)警提示及緊急停機(jī)按鈕，適配現(xiàn)場高溫、高粉塵環(huán)境下的便捷操作需求。

五、總結(jié)與展望

本案例通過為三菱 Q2AS PLC配合捷米特 JM-ETH-A 以太網(wǎng)通訊模塊，在不改動(dòng)原有燃煤電廠鍋爐控制程序的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了 PLC與虹潤 NHR-9700爐況監(jiān)測儀的高速、穩(wěn)定、抗干擾以太網(wǎng)通訊，徹底解決了傳統(tǒng) 485總線采集方案在鍋爐車間復(fù)雜環(huán)境下的數(shù)據(jù)延遲、丟包、燃燒調(diào)控不及時(shí)等問題。后續(xù)電廠計(jì)劃基于該通訊架構(gòu)，擴(kuò)展脫硫、脫硝系統(tǒng)的采集與控制設(shè)備，構(gòu)建燃煤電廠環(huán)保與燃燒協(xié)同優(yōu)化的智慧控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提升電廠的節(jié)能降耗與環(huán)保水平。

審核編輯 黃宇